Стабилизирующий руль судна

О П И С А Н И Е 1 п,88962ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соввтскик Социалистических Республик(22) Заявлено 11.05.79 (21) 2765273/27-11 В 63 Н 25/38 В 63 В 39/06 с присоединением заявки-Государственный квмите СССР по делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 07.04.81 3) У 629,12,014.6 (008.8) 72) Автор изобретения П, Ла Заявитель 4) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ РУЛЬ СУДН Изобретение относится к области судостроения, в частности, к стабилизирующим рулям судна, преимущественно устройств умерения килевой и бортовой качки.Известен стабилизирующий руль судна, 5 содержащий перо, состоящее из установленных на баллере верхней и нижней частей, кинематически связанных между собой и дифференциальным приводом 1.Однако в указанном устройстве стабили зирующий руль не позволяет одновременно удержать судно от постоянного (собственного) крена и дифферента, уменьшать (умерять) его килевую качку совместно с управлением, а также улучшить пропуль сивные качества движительно-рулевого комплекса судна.Цель изобретения - уменьшение килевой и бортовой качки, и обеспечение одновременного удержания от постоянного кре на, и дифферента судна, а также улучшение пропульсивных качеств движительнорулевого комплекса судна.Это достигается путем изменения положения частей пера руля относительно друг 25 друга, он снабжен дополнительным пером, баллер которого установлен параллельно баллеру основного руля и которое состоит из верхней и нижней частей, кинематически связанных между собой и с дифференци- Зо 2альным приводом, и подъемно-опускным приводом, кинем атически связанным с верхними частями основного и дополнительного перьев руля и установленным на судне, причем кинематическая связь верхних частей основного и дополнительного перьев с дифференциальным и подъемно-опускным приводами, а также кинематическая связь нижних частей основного и дополнительного перьев с дифференциальным приводом выполнена из шарнирно-рычажных пространственно-симметричных пятизвенников, при этом кинематическая связь верхних и нижних частей основного и дополнительного перьев выполнена из шарнирно-соединенных между собой звеньев, свободные концы которых поворотно соединены с верхними и нижними частями перьев, а оси поворота звеньев совмещены с осями соответствующих частей перьев.На фиг, 1 изображен вид со стороны борта стабилизирующего руля; на фиг. 2 разрез А - А фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б - Б фиг. 2; на фиг. 4 схематически показано одно из положений пера руля с разложением и направлением сил, действующих на части пера руля и судно во время движения.Описываемый руль судна содержит два пера, которые состоят из верхних частей 1 и 2 и нижних частей 3 и 4,. выполненных ввиде размещенных вдоль судна и разделенных между собой боковых граней параллелепипеда, два противоположных ребра которого расположены в диаметральной плоскости судна (ДП).Верхние части 1 и 2 перьев соединены снижними 3 и 4 частями побортно двухподвижными кинематическими парами 5 с возможностью изменения углов а относительно продольной оси судна и изменения угловр между частяии 2, 3 и 1, 4 перьев в поперечной плоскости судна. С рулем кинематически соединены установленные на судне и взаимосвязанные между собой дифференциальный б и подъемно-опускной 7 приводы, воздействующие на перья руля, изменяя положения частей 1, 2, 3 и 4 по углуа к продольной оси судна и углу р междусмежными гранями 1, 4 и 2, 3, а также относительно судна по вертикали.При этом дифференциальный привод 6связан с верхиими 1 и 2 и нижними 3 и 4частями перьев посредством двухподвияных шарнирно-рычажных пространственныхсимметричных пятизвенников 8, обеспечивая воздействие как одновременное на всечасти 1, 2, 3 и 4 перьев, так и раздельное -на каждую из этих частей. Верхние части 1и 2 перьев руля связаны с подъемно-опускным приводом посредством двухподвижныхшарнирно-рычажных пространственныхсимметричных пятизвенников 9,Двухподвижная кинематическая пара 5состоит из звеньев 10 и 11, шарнирно-соединенных между собой и поворотно соединенных с частями перьев соосно с последними.Взаимосвязь дифференциального б иподъемно-опускного 7 приводов осуществлена посредством вращающихся подъемноопускных баллеров 12 и 13, являющихсяобщими для обоих приводов и скользящимипо вертикали в шлицах приводных конических шестерен 14 и 15 дифференциальногопривода б, и вала 16.Кроме изображенного на фигурах 1, 2 и3 варианта механических приводов 6 и 7,и пятизвенников 8 и 9, этп приводы могутбыть выполнены также гидравлическими ссохранением кинематических связей повращению частей перьев руля и с сохранением неизменности осей в поперечной плоскости судна. Кинематические связи частейперьев руля могут иметь другие вариантыисполнения двухподвижных пар и механизмов.Устройство работает следующим образом.Посредством действия приводов б и 7 части руля приводятся в соответствующиеположения частей перьев 1, 2, 3 и 4 рулядля поворота судна. Силы Р;, образующиеся при движении судна во встречном потоке, разложатся, как показано, например,на схеме фиг. 4 на горизонтальные состав 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 05 4ляющие У; и вертикальные - У;, соответствующие 1 - 4-й четвертям координатной плоскости, совпадающей с поперечной плоскостью судна. При этом сумма сил Х, =О, аумноженная на плечо этих сил до1центра тяжести судна 1 даст максимальныймомент ХМг. на поворот судна. Равенствосже пар сил, образующих равные, но противоположно направленные моменты приведетк равенству ХМ, =О, т, е. к отсутствиюкренящих и дифферентующих моментов.Отклонение частей перьев руля 1, 2, 3 и 4соответствующее сумме сил Хг, = и Х, =Оозначает отсутствие моментов для поворотаи дифферента судна. Наличие же 4-х пармоментов, образованных парами сил У, - У;Уз - У; А - ; Л - з, приведет к образованию суммы моментов противодействующих крену ХМ, +ХМл. =М - кренящемумаксимальному.Отклонение частей перьев руля 1, 2, 3 и 4,соответствующее сумме сил Х, Х 1=ХМлобразующих максимальное противодействиедифференту и дифферентующим моментамна волнении, а равенство Х, =О и противонаправленность пар моментов сил У, - Уи У - У приведет к отсутствию кренящихмоментов и моментов, действующих на поворот судна.Отклонение частей перьев руля 1, 2, 3 и 4соответствующее положениям одновременного противодействия кренящему и дифферентирующему моменту и образованию момента для поворота судна Хг, Х 1=ХМ, -противодействие дифференту; Х г, К 1==ЕМУ, - момент для поворота судна. Наличие пар моментов, образованных парамисил У - У; У, - У; Л - Лз, Лз - Л приведетк образованию суммы моментов, противодействующих крену ХМ г, +ХМ , =М кренящий. При этом возможно оптимальное перераспределение по частным условиям плавания,Отклонения всех частей перьев руля 1, 2,3 и 4 к продольной оси судна или от нееприведут к условиям регулирования потоказа двияителем или его гашению. При этомХМ, =О и ХМ. =О. Одним из вариантовс сположения частей перьев руля может быльих отклонение на угол а к продольной осисудна с перекрытием поперечной плоскости сечения руля и образованием обратногопотока для реверсирования судна.Установка двух стабилизирующих разрезных рулей в носовой и кормовой частиделает возможным использование такогорулевого комплекса для уменьшения вертикальной качки и осуществления движения судна лагом.Данное устройство позволяет перераспределять вертикальные и горизонтальные силы и образованные ими моменты, возника ющие при отклонении частей перьев руля в потоке и направлять этот поток за движителем в соответствии с необходимостью преимущественного и одновременного удержания судна от крена и дифферента, умерения, 1 О возникающей качки, управления судном или упорядочения потока за винтом подобно воздействию насадки или при встречном отклонении всех частей перьев руля на максимальный угол а для торможения суд на при гашении скорости и инерции выбега судна. Это устройство может быть использовано в других областях техники для стабилизации и управления положением тела в пространстве в потоке жидкости или уп ругой среде, и делает предлагаемое устройство в системах авторулевых и стабилизирующих устройств судов легко автоматизируемым. При варианте исполнения стабилизирующего руля с кормовым и носовым 25 расположением на судне, устройство способно умерять и вертикальную качку. Формула изобретенияОСтабилизирующий руль судна, содержащий перо, состоящее из установленных на баллере верхней и нижней частей, кинематически связанных между собой и с дифференциальным приводом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения килевой и смешанной килевой и бортовой качки, и обеспечения одновременного удержания от постоянного крена, и дифферента судна, а также улучшения пропульсивных качеств движительно-рулевого комплекса судна, путем изменения положения частей пера руля относительно друг друга, он снабжен дополнительным пером, баллер которого установлен параллельно баллеру основного руля и которое состоит из верхней и нижней частей, кинематически связанных между собой и с дифференциальным приводом, и подъемно-опускным приводом, кинематически связанным с верхними частями основного и дополнительного перьев руля и установленным на судне, причем кинематическая связь верхних частей основного и дополнительного перьев с дифференциальным приводом выполнена из шарнирно-рычажных пространственно-симметричных пятизвенников, при этом кинематическая связь верхних и нижних частей основного и дополнительного перьев выполнена из шарнирно-соединенных между собой звеньев, свободные концы которых поворотно соединены с верхними и нижними частями перьев, а оси поворота звеньев совмещены с осями соответствующих частей перьев.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Мо 34996, кл. В 63 В 39/06, 1934.